تأثیر زمان ماند و نوع ماده اولیه بر میزان تولید بیوگاز و قلیاییت در هضم بی‌هوازی ضایعات کشتارگاهی
محورهای موضوعی : مدیریت محیط زیستآمنه سلیمی 1 , شهناز دانش 2 * , سیدهادی ابراهیمی 3
1 - دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی محیط زیست- مهندسی عمران، دانشکده مهندسی ، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران.
2 - (مسوول مکاتبات): دانشیار و عضو هیئت علمی گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران.
3 - استادیار و عضو هیئت علمی گروه مهندسی علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران.
کلید واژه: هضم بی‌هوازی, ضایعات کشتارگاهی, زمان ماند, نوع ماده اولیه, بیوگاز,
چکیده مقاله :
زمینه و هدف: تصفیه بی‌هوازی برخی از ضایعات جامد کشتارگاهی مانند محتویات شکمبه، به دلیل پتانسیل تولید انرژی و تأثیر مثبت آن در کاهش آلودگی‌های زیست محیطی، یکی از گزینه‌های مناسب فرآوری و دفع این قبیل ضایعات به شمار می‌آید. هدف از انجام این پژوهش، تعیین تأثیر زمان ماند و نوع مواد اولیه بر روی میزان تولید بیوگاز و قلیاییت از محتویات شکمبه دام‌های بزرگ بوده است. روش بررسی: در این پژوهش، تأثیر زمان ماند و نوع ماده اولیه بر روی تولید قلیاییت و بازده بیوگاز در فرآیند هضم بی‌هوازی ضایعات کشتارگاهی در مقیاس آزمایشگاهی در راکتورهایی با حجم یک لیتر و با جریان ناپیوسته بررسی شد. بررسی‌ها در درجه حرارت C35 و زمان ماندی معادل 30 روز و با سه نوع ماده اولیه شامل محتویات شکمبه گاو، محتویات شکمبه گوسفند و مخلوط آن‌ها (نسبت اختلاط 1:1) که درصد وزنی کل مواد جامد آن‌ها به ترتیب معادل 5/6، 1/9 و 0/8 درصد بود، انجام گرفت. یافته ها: براساس نتایج، بیش‌ترین میزان افزایش قلیاییت که منجر به افزایش pH نیز شد در هاضم حاوی محتویات شکمبه گاو اتفاق افتاد. بنابراین حداکثر بازده تجمعی بیوگاز و متان در این هاضم‌ها بود که به ترتیب معادل 1/286 و mL/g VSdegraded 7/80 به دست آمد. نتیجه گیری: به طورکلی می‌توان چنین بیان کرد که در فرآیند هضم بی‌هوازی محتویات شکمبه (علی‌رغم نوع ماده اولیه و زمان ماند)، عامل pH می‌تواند نقش بسیار مهمی را در تولید بیوگاز و متان برعهده داشته باشد. به همین جهت افزایش یک ماده قلیا به منظور جلوگیری از افت pH و تأمین شرایط محیطی مناسب برای رشد و فعالیت میکروارگانیزم‌ها، ضرورت دارد.
Background and Objective: Anaerobic digestion of slaughterhouse solid wastes, such as rumen contents, is an appropriate treatment option for managing such residues, because of their significant role in reducing the environmental impacts as well as the potential for biogas production. The objective of this study was to investigate the effects of retention time and substrate type on the biogas and alkalinity productions during anaerobic digestion of rumen contents. Method: This study aimed to investigate the effects of retention time and substrate type on biogas and alkalinity productions of slaughterhouse wastes using one liter anaerobic digester with batch flow. Experiments were performed at temperature of 35°C and retention time of 30 days with three types of substrate: cattle rumen contents, sheep rumen contents and their mixture (mixing ratio 1:1) with total solids of 6.5, 9.1 and 8.0%, respectively. Results: Maximum alkalinity was found in the digester containing cattle rumen contents as it increased pH. Thus, the highest cumulative biogas and methane yields obtained for these digesters were 286.1 and 80.7 mL/g VSdegraded respectively. Conclusion: In general, it can be concluded that in the process of anaerobic digestion of rumen contents (regardless of substrate type and retention time), pH of the reactors can play a major role in biogas and methane productions. Thus, to prevent pH drop and to provide a suitable environment for the growth and activity of microorganisms, addition of an alkaline substance is required.
1- معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی، 1388؛ «چکیده کشتار دام کشتارگاه‌های کشور»، مرکز آمار ایران، ص 9 تا 46.
2- Yadvika, G., Santosh, S., Sreekrishnan, T.R., Kohli, S., Rana, V., 2004. Enhancement of biogas production from solid substrates using different techniques ‒ a review. Bioresource Technology, Vol. 95, pp. 1–10.
3- Civit, J. P., 2010. Anaerobic digestion of slaughterhouse waste: Impact of the LCFA inhibition. PhD thesis, University of Lleida, Spain.
4- Hejnfelt, A., Angelidaki, I., 2009. Anaerobic digestion of slaughterhouse by˗products. Biomass and Bioenergy, Vol. 33, pp. 1046–1054.
5- Kashyap, D.R., Dadhich, K.S., Sharma, S.K., 2003. Biomethanation under psychrophilic conditions: A review. Bioresource Technology, Vol. 87, pp. 147–153.
6- Alvarez, R., Lidén, G., 2008. Semi˗continuous co˗digestion of solid slaughterhouse waste, manure, and fruit and vegetable waste. Renewable Energy, Vol. 33, pp. 726–734.
7- Cuetos, M.J., Gómez, X., Otero, M., Morán, A., 2008. Anaerobic digestion of solid slaughterhouse waste (SHW) at laboratory scale: Influence of co-digestion with the organic fraction of municipal solid waste (OFMSW). Biochemical Engineering, Vol. 40, pp. 99–106.
8- Bayr, S., Rantanen, M., Kaparaju, P., Rintala, J., 2012. Mesophilic and thermophilic anaerobic co-digestion of rendering plant and slaughterhouse wastes. Bioresource Technology, Vol. 104, pp. 28–36.
9- Chae, K.J., Jang, A., Yim, S.K., Kim, I.S., 2008. The effects of digestion temperature and temperature shock on the biogas yields from the mesophilic anaerobic digestion of swine manure. Bioresource Technology, Vol. 99, pp. 1–6.
10- Sánchez, E., Borja, R., Weiland, P., Travieso, L., Martín, A., 2001. Effect of substrate concentration and temperature on the anaerobic digestion of piggery waste in a tropical climate. Process Biochemistry, Vol. 37, pp. 483–489.
11- Tritt, W.P., Schuchardt, F., 1992. Materials flow and possibilities of treating liquid and solid wastes from slaughterhouses in Germany ‒ a review. Bioresource Technology, Vol. 41, pp. 235–245.
12- Hunt, C.W., 1996. Factors affecting the feeding quality of barley for ruminants. Animal Feed Science Technology, Vol. 62, pp. 37–48.
13- Buxton, D.R., 1996. Quality˗related characteristics of forages as influenced by plant environment and agronomic factors. Animal Feed Science Technology, Vol. 59, pp. 37–49.
14- APHA, 1985. Standard method for the examination of water and wastewater. 16th Edition, American Public Health Association Washington D.C.
15- López, S., Dhanoa, M.S., Dijkstra, J., Bannink, A., Kebreab, E., France, J., 2007. Some methodological and analytical considerations regarding application of the gas production technique. Animal Feed Science and Technology, Vol. 135, pp. 139–156.
16- Tavendale, M.H., Meagher, L.P., Pacheco, D., Walker, N., Attwood, G.T., Sivakumaran, S., 2005. Methane production from in vitro rumen incubations with Lotus pedunculatus and Medicago sativa, and effects of extractable condensed tannin fractions on methanogenesis. Animal Feed Science and Technology, Vol. 123–124, pp. 403–419.
17- Wang, Z., Banks, C.J., 2003. Evaluation of a two stage anaerobic digester for the treatment of mixed abattoir wastes. Process Biochemistry, Vol. 38, pp. 1267–1273.
18- Banks, C.J., Wang, Z., 1999. Development of a two phase anaerobic digester for the treatment of mixed abattoir wastes. Water Science and Technology, Vol. 40, pp. 67–76.